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Tanja	
  Jadin



Multimedia und Gedächtnis
Kognitionspsychologische Sicht auf das Lernen mit Technologien
Mul.mediale	
   Lerninhalte	
   können	
   mo.vierend,	
   abwechslungsreich	
   und	
   anschaulich	
   gestaltet	
   werden.
Jedoch	
   gilt	
   bei	
   der	
  Gestaltung	
   von	
   mul.medialen	
  Lernmaterialien	
  die	
   Besonderheiten	
   der	
   menschlichen
Informa.onsverarbeitung	
   zu	
   berücksich.gen	
   um	
   Lernen	
   bestmöglich	
   zu	
   unterstützen.	
   In	
   diesem	
   Beitrag
werden	
  die	
  wich.gsten	
  kogni.onspsychologischen	
  Grundlagen	
  des	
  mul.medialen	
  Lernens	
  dargestellt.	
  Zu-­‐
nächst	
   wird	
   das	
   Drei-­‐Speicher-­‐Modell	
   des	
   Gedächtnisses	
   und	
   die	
   begrenzte	
   Kapazität	
   des	
   Arbeitsgedächt-­‐
nisses	
   vorgestellt.	
   Anschließend	
   wird	
   auf	
   die	
   Theorie	
   der	
   kogni.ven	
   Belastung	
   näher	
   eingegangen,	
   welche
sich	
  in	
  intrinsische,	
  extrinsische	
  und	
  lernförderliche	
  Belastung	
  unterteilen	
  lässt.	
  Weitere	
  beachtenswerte
Bereiche	
   unseres	
   Arbeitsgedächtnisses	
   sind	
   die	
   modalitäts-­‐	
   und	
   kodalitätsspezifische	
   Verarbeitung.	
   Dar-­‐
unter	
   ist	
   zu	
   verstehen,	
   dass	
   die	
   Informa.onsaufnahme	
   visuell	
   und/	
   oder	
   audi.v	
   erfolgen	
   und	
   Informa-­‐
.onen	
  bildlich	
  oder	
  als	
  Text	
  dargestellt	
  werden	
  können.	
  Vor	
  allem	
  ist	
  die	
  Aufmerksamkeit	
  beim	
  Lernen	
  be-­‐
deutsam.	
  Um	
  dem	
  Effekt	
  der	
  geteilten	
  Aufmerksamkeit	
  entgegen	
  zu	
  wirken	
  sollen	
  Lernmaterialien	
  zusam-­‐
mengehörig	
  dargestellt	
  werden.	
  Neue	
  Informa.onen	
  müssen	
  auch	
  miteinander	
  sinnvoll	
  verknüpG	
  werden
um	
   sie	
   zu	
   verstehen	
   und	
   langfris.g	
   zu	
   behalten.	
   Dies	
   bedeutet,	
   dass	
   eine	
   kohärente	
   mentale	
   Wissens-­‐
struktur	
   seitens	
   der	
   Lernenden	
   gebildet	
   werden	
   muss.	
   Basierend	
   auf	
   diese	
   Forschungsergebnisse	
   ergeben
sich	
  verschiedene	
  instruk.onale	
  Maßnahmen	
  zur	
  Gestaltung	
  und	
  Darstellung	
  von	
  Lernmaterialien.	
  Dabei
werden	
  die	
  Prinzipien	
  zum	
  mul.medialen	
  Lernen	
  von	
  Mayer	
  (2009)	
  vorgestellt.	
  




Cogni.ve	
  Overload
Quelle:	
  Tanja	
  Jadin,	
  URL:	
  hDp://www.flickr.com/photos/tjadin/5354332208/	
  [2011-­‐01-­‐10]



                                                                                   #gedaechtnis
                                                                                   #ver.efung
                                                                                   #theorieforschung

                                                                                   Version	
  vom	
  1.	
  Februar	
  2011



                                                                          Für	
  dieses	
  Kapitel	
  wird	
  noch	
  ein	
  Pate	
  gesucht,
 Jetzt Pate werden!                                             mehr	
  Informa.onen	
  unter:	
  hDp://l3t.eu/patenschaG
2	
  —	
  Lehrbuch	
  für	
  Lernen	
  und	
  Lehren	
  mit	
  Technologien	
  (L3T)


                                                                                           keitsprozesse eine wichtige Rolle. Diese Informa-
1. Einleitung
                                                                                           tionen gelangen in einen kurzfristigen sensorischen
Lerninhalte können multimedial aufbereitet und un-                                         Speicher, ins sogenannte sensorische Gedächtnis,
terschiedlich repräsentiert werden, als Text, Bild, Ani-                                   welches die physikalischen Reize von außen kurz-
mation oder Video, in Form von dynamischen Reprä-                                          fristig behält. Wird diesen Informationen keine Auf-
sentationen, Audio, oder in Tabellen, Diagrammen,                                          merksamkeit geschenkt, so gehen sie verloren. Da
Abbildungen und Simulationen. Dabei spielt die Dar-                                        man davon ausgeht, dass wir sinnesmodalitätsspezi-
stellung und Gestaltung der Lernmaterialien für eine                                       fische Gedächtnissysteme haben (Baddeley, 2003),
adäquate Informationsverarbeitung eine bedeutsame                                          unterscheidet man zwischen ikonischem (visuellem)
Rolle. Die kognitive Psychologie beschäftigt sich                                          und echoischem (auditivem) Gedächtnis.
unter anderem mit der Informationsaufnahme, -spei-                                             Nach dem sensorischen Gedächtnis gelangen die
cherung und dem Informationsabruf. Diese Prozesse                                          Informationen ins Arbeitsgedächtnis, unsere zen-
sind insbesondere für das Lernen relevant, da das                                          trale Verarbeitungsinstanz. Als Arbeitsgedächtnis
Ziel beim Erwerb von Kenntnissen und Fähigkeiten                                           wird jene Gedächtnisressource bezeichnet, welche für
die langfristige Speicherung und auch der Abruf                                            Aufgaben wie Schlussfolgern und Sprachverstehen
dieser Informationen ist. Wie gut dabei die entspre-                                       zuständig ist. Baddeley (2003) unterscheidet diesen
chenden neuen Fähigkeiten abgespeichert werden un-                                         Gedächtnisbereich in drei weitere Bereiche, nämlich
terliegt bestimmten Bedingungen und Einschrän-                                             in „phonologische Schleife“ (engl. „phonological
kungen. Sie werden in diesem Kapitel die wichtigsten                                       loop“), „visuell-räumlichen Notizblock“ (engl.
Grundlagen zum menschlichen Gedächtnis vermittelt                                          „visuo-spatial sketch-pad“) und der „zentralen Exe-
bekommen, die begrenzten kognitiven Kapazitäten                                            kutive“ (engl. „central executive“). Der „visuell-räum-
des Arbeitsgedächtnisses und die Bedeutsamkeit von                                         liche Notizblock“ ist für die Verarbeitung visuell-
Kenntnissen menschlicher Informationsverarbeitung                                          räumlicher Informationen zuständig, die „zentrale
für die Gestaltung von Lernmaterialien kennenlernen.                                       Exekutive“ für das Denken, Schlussfolgern, Er-
                                                                                           innern, Steuern und die so genannte „phonologische
2. Gedächtnisprozesse
                                                                                           Schleife“ ist verantwortlich für die Verarbeitung
Unser Gedächtnis unterteilt sich in verschiedene Be-                                       verbal-textlicher Informationen. Das Arbeitsge-
reiche. Prinzipiell ist es verantwortlich für die Auf-                                     dächtnis besitzt nur begrenzte Kapazität. Unser Ar-
nahme, die Enkodierung von Informationen, die                                              beitsgedächtnis hat einen sehr kurzfristigen Behal-
Weiterverarbeitung dieser Informationen, Spei-                                             tensspeicher. Um die Informationen adäquat weiter
cherung und langfristig auch für den Abruf rele-                                           zu verarbeiten bedarf es Maßnahmen damit diese
vanter Informationen.                                                                      vollständig und richtig gespeichert werden können.
                                                                                           Solche Maßnahmen können dabei „Chunking“ (In-
          Das	
   Gedächtnis	
   ist	
   für	
   die	
   Aufnahme,	
   Verarbeitung        formationseinheiten gruppieren) und „Rehearsal“
   !      sowie	
   für	
   das	
   Speichern	
   und	
   Abrufen	
   von	
   Informa-­‐
          .onen	
  zuständig.	
  
                                                                                           (Wiederholung) sein.
                                                                                               D a s Langzeitgedächtnis ist für die dauerhafte
                                                                                           Speicherung und für den Abruf von Informationen
                                                                                           zuständig. Dieser Bereich ist gekennzeichnet durch
   Wir haben ein sensorisches Gedächtnis, ein Ar-                                          eine maximale Kapazität und unbegrenzte Speicher-
beitsgedächtnis und ein Langzeitgedächtnis. Dabei                                          dauer. Hier werden alle Erfahrungen, Informationen,
spricht man auch vom Drei-Speicher-Modell (Zim-                                            Emotionen und Fertigkeiten gespeichert, die über das
bardo & Gerrig, 2004, siehe Abbildung 1).                                                  sensorische Gedächtnis und Kurzzeitgedächtnis an-
   Informationen aus der Umwelt nehmen wir durch                                           geeignet wurden. Bei der Informationsverarbeitung
unsere Sinnesorgane auf. Hierbei spielen die Wahr-                                         spielen unsere bisherigen Erfahrungen und Vor-
nehmung dieser Informationen und Aufmerksam-




       Abbildung	
  1:	
  Das	
  Drei-­‐Speicher-­‐Modell	
  des	
  menschlichen	
  Gedächtnisses.
Mul.media	
  und	
  Gedächtnis.	
  Kogni.onspsychologische	
  Sicht	
  auf	
  das	
  Lernen	
  mit	
  Technologien—	
  3



  In der Praxis : „Chunking“
  Folgende	
  Situa.on	
  kommt	
  sehr	
  oG	
  vor.	
  Bei	
  einem	
  Telefonge-­‐                0650.	
   Da	
   erinnern	
   Sie	
   sich	
   vielleicht	
   an	
   den	
   Telefonanbieter
  spräch	
  teilt	
  Ihnen	
  Ihr	
  Gesprächspartner	
  eine	
  Telefonnummer                       und	
   können	
   diese	
   Informa.on	
   schon	
   einmal	
   sehr	
   gut	
   mit
  mit.	
   Wie	
   merken	
   Sie	
   sich	
   diese	
   Telefonnummer?	
   Ihr	
   Ge-­‐            Ihrem	
  Vorwissen	
  verknüpfen.	
  Weitere	
  Strategien	
  können	
  un-­‐
  sprächspartner	
   am	
   anderen	
   Ende	
   liest	
   Ihnen	
   folgende	
   Ziffern             terschiedlich	
   sein,	
   ob	
   Sie	
   sich	
   die	
   Ziffern	
   wie	
   folgt	
   793	
   956
  vor:	
   06507939567845.	
   Wie	
   gehen	
   Sie	
   vor,	
   damit	
   Sie	
   sich             784	
  oder	
  als	
  79	
  39	
  56	
  784	
  merken.	
  Auf	
  alle	
  Fälle	
  gruppieren
  diese	
   Nummer	
   merken	
   können?	
   Jede	
   Zahl	
   einzeln	
   oder	
   je-­‐           Sie	
   die	
   Ziffern	
   und	
   reduzieren	
   dadurch	
   die	
   Informa.onen	
   in
  weils	
   zwei	
   oder	
   drei	
   Zahlen	
   zusammen?	
   Probieren	
   Sie	
   fol-­‐         sogenannte	
   „Chunks“,	
   in	
   Informa.onseinheiten.	
   So	
   können
  ge n d e s :	
   G r u p p i e re n	
   S i e	
   d i e	
   Z i ffe r n	
   s i n nvo l l	
   i n   Sie	
  sich	
  die	
  Nummer	
  besser	
  merken:	
  Sie	
  haben	
  die	
  Informa.-­‐
  Informa.onseinheiten.	
   Also	
   zum	
   Beispiel:	
   Die	
   Vorwahl	
   lautet                onseinheiten	
  von	
  14	
  auf	
  4	
  bzw.	
  5	
  Einheiten	
  reduziert.



kenntnisse eine wesentliche Rolle und werden dazu                                                      nommen werden. Ein wesentlicher Einflussfaktor
verwendet um neues zu verarbeitendes Wissen im Ar-                                                     stellt hierbei die Element-Interaktivität dar. Dar-
beitsgedächtnis zu verknüpfen.                                                                         unter versteht man die Anzahl der unterschied-
                                                                                                       lichen zusammenhängenden Lerninhalte, die er-
3. Begrenzte	
  kogni:ve	
  Ressourcen
                                                                                                       fasst werden müssen um den ganzen Sachverhalt
Wenn es zu einer Überschreitung der kognitiven Res-                                                    verstehen zu können (zum Beispiel das Ökosystem
sourcen kommt, dann kann es zu Verstehens- und                                                         der Erde). Das Vorwissen der Lernenden spielt
Speicherungsproblemen kommen. Damit die Infor-                                                         auch eine wichtige Rolle. Je höher der Kenntnis-
mationen adäquat verarbeitet und behalten werden                                                       stand im jeweiligen Inhaltsbereich und umso ver-
können, spielen eine Vielzahl an Faktoren eine Rolle.                                                  trauter der Lernende mit den Inhalten ist, desto
Einerseits sind da die Komplexität des zu vermit-                                                      leichter kann die Wissensverarbeitung stattfinden.
telnden Inhalts, die mediale Darstellung und Um-                                                     ▸ Extrinsische kognitive Belastung (engl. „extra-
gebung, die Art und Anzahl an unterschiedlichen                                                        neous cognitive load“) Eine weitere Rolle bei der
Zeichensystemen, die verwendet werden, zu nennen.                                                      Beanspruchung der kognitiven Ressourcen spielen
Andererseits relevante Eigenschaften des Lernenden,                                                    die ungünstige Darstellung der Lerninhalte und
nämlich die verfügbaren kognitiven Ressourcen                                                          die mediale Präsentation. Diese Belastungsform
seitens des/der Lernenden, und auch die zur Ver-                                                       bezieht sich auf irrelevante, unnötige Aktionen,
fügung stehende Zeit zur Verarbeitung der Lernin-                                                      die nichts mit den Lerninhalten zu tun haben. So
halte (Schwan & Hesse, 2004).                                                                          kann zum Beispiel ein zusammenhängendes Bild
    Wenn wir mit Informationen überfrachtet werden,                                                    zu weit vom Text getrennt sein. Stattdessen sollen
diese nur schwer oder nicht mehr aufnehmen und                                                         die zusammengehörigen Informationen integriert
verarbeiten können, unterliegen wir der so genannten                                                   präsentiert werden.
kognitiven Belastung. Die Theorie der kognitiven                                                     ▸ Lernförderliche kognitive Belastung (engl.
Belastung (engl. „cognitive load theory“) bezieht                                                      „germane cognitive load“) Die lernförderliche ko-
sich auf die beschränkten Ressourcen unseres Ar-                                                       gnitive Belastung kann bei noch verbleibenden ko-
beitsgedächtnisses (Chandler & Sweller, 1991). Bei                                                     gnitiven Ressourcen für eine tiefergehende Verar-
einer Überschreitung der zur Verfügung stehenden                                                       beitung des Medieninhalts aufgewendet werden.
Ressourcen kommt es zu Verstehens- und Speiche-                                                        Hier spielen insbesondere Lernstrategien eine
rungsproblemen. Diese Belastung ist abhängig von                                                       Rolle, die dazu verwendet werden, um beispiels-
der individuellen Informationsverarbeitungskapazität                                                   weise neue Informationen mit bestehenden zu
und der Gestaltung der Lernmaterialien. Die kog-                                                       verknüpfen, diese zu elaborieren und zu organi-
nitive Belastung wird in drei Unterbereiche ge-                                                        sieren (Chandler & Sweller, 1991).
gliedert, in eine intrinsische, extrinsische und in eine
lernförderliche kognitive Belastung.                                                                 In Abbildung 2 auf der folgenden Seite sind das Ar-
▸ Intrinsische kognitive Belastung (engl. „int-                                                      beitsgedächtnis und zwei Varianten der kognitiven
    rinsic cognitive load“) Diese ist abhängig vom                                                   Belastung dargestellt. Einmal führt die ungünstige
    Lerninhalt. Je komplexer und schwieriger der                                                     mediale Präsentation zu einer kognitiven Belastung
    Lerninhalt für die Lernenden ist, desto mehr                                                     und lenkt somit vom eigentlichen Lerninhalt ab. Im
    müssen kognitive Ressourcen in Anspruch ge-                                                      zweiten Fall führen die schwer zu erlernenden Inhalte
4	
  —	
  Lehrbuch	
  für	
  Lernen	
  und	
  Lehren	
  mit	
  Technologien	
  (L3T)


                                                                                           Weitere zentrale Kernpunkte bei der Informati-
                                                                                       onsverarbeitung stellen die Doppelcodierungstheorie
                                                                                       dar sowie die Annahme der modalitätsspezifischen
                                                                                       Verarbeitung in unserem Arbeitsgedächtnis.
                                                                                           Die Doppelcodierungstheorie von Paivio (1986)
                                                                                       besagt, dass verbale (sei es als Text oder gesprochene
                                                                                       Sprache) und nicht verbale, also bildliche Informati-
                                                                                       onsmaterialien unterschiedlich, aber parallel ver-
                                                                                       laufend verarbeitet, interpretiert und mental repräsen-
                                                                                       tiert werden. Außerdem wird von einer modalitäts-
                                                                                       pezifischen Verarbeitung des Arbeitsgedächt-
                                                                                       nisses ausgegangen (Baddeley, 2003). Sowohl das
                                                                                       sensorische als auch das Arbeitsgedächtnis weisen
                                                                                       eine modalitätsspezifische Verarbeitung neuer Infor-
                                                                                       mationen auf. Würde man beispielsweise einen Lern-
                                                                                       inhalt als Text und Bild darstellen, würde man zwar
                                                                                       gemäß der Doppelcodierungstheorie beide Kodie-
                                                                                       rungsformen berücksichtigen, aber nur den visuellen
                                                                                       Kanal ausschöpfen, jedoch nicht den „Audio-Kanal“.
                                                                                       Unter Umständen kann es hier wiederum zu einer
                                                                                       Ressourcenüberschreitung und somit zu einer kogni-
                                                                                       tiven Belastung kommen. Gibt man jedoch statt des
                                                                                       begleitenden Textes eine auditive Erklärung zu dem
                                                                                       Bild gelingt die Informationsverarbeitung effektiver.
                                                                                       Dieser Effekt ist in der Literatur auch als „Modali-
                                                                                       tätseffekt“ (engl. „modality effect“ bekannt; Mayer,
                                                                                       2009; siehe Tabelle 1 auf der folgenden Seite).
                                                                                           Lernende müssen aufgrund diverser Repräsen-
                                                                                       tationen eine kohärente mentale Wissensstruktur
                                                                                       bilden. Die zu lernenden Informationen, die dabei
                                                                                       zum Beispiel in Text und Bild dargestellt werden,
                                                                                       müssen als Gesamtsachverhalt richtig interpretiert
     Abbildung	
  2:	
  Kognitive	
  Belastung	
  des	
  Arbeitsgedächt-­‐             und miteinander verknüpft werden, so dass der Lern-
     nisses:	
  inhaltsbedingt	
  und	
  medienbedingt                                 inhalt kohärent repräsentiert ist (Brünken et al.,
                                                                                       2005). Dabei sollen die Informationen zusammen
                                                                                       hängen, sich aufeinander beziehen und sich logisch
zu einer Überlastung des Arbeitsgedächtnisses. Die                                     ergänzen. Es gibt jedoch keine explizite Kohärenzbil-
Theorie der kognitiven Belastung spielt daher eine                                     dungstheorie. Die bisherigen Arbeiten greifen auf die
wichtige Rolle bei der Gestaltung von Lernmate-                                        Strukturabbildungstheorie von Gentner (1983)
rialien und zwar nicht nur bezüglich des Lerninhalts,                                  zurück. Die unterschiedlichen Repräsentationen wie
sondern auch bei der Präsentation in multimedialen                                     etwa Text und Bild müssen zunächst getrennt vonein-
Lernumgebungen.                                                                        ander analysiert und verarbeitet werden. So werden
    Eine kognitive Belastung findet auch beim Effekt                                   etwa im Bild relevante Elemente identifiziert, mitein-
der geteilten Aufmerksamkeit (engl. „split at-                                         ander verknüpft und in Beziehung gesetzt. Auf dieser
tention“) statt (Chandler & Sweller, 1992). Und zwar                                   Ebene findet eine lokale Kohärenzbildung statt. In
dann, wenn zusammenhängende Abbildungen und                                            einem nächsten Schritt müssen Text und Bild kombi-
Text räumlich und zeitlich voneinander getrennt dar-                                   niert werden, sozusagen der Zusammenhang zwi-
gestellt werden, so dass ein Teil der Information                                      schen beiden hergestellt werden. Dieser Prozess wird
während des Suchprozesses im Arbeitsgedächtnis                                         bei Gentner (1983) Strukturabbildung (engl.
bleiben muss bis die relevante Information gefunden                                    „structure mapping“) genannt beziehungsweise auch
und verknüpft werden kann. Durch diese geteilte                                        als globale Kohärenzbildung bezeichnet (Brünken et
Aufmerksamkeit entsteht eine unnötige kognitive Be-                                    al., 2005).
lastung.
Mul.media	
  und	
  Gedächtnis.	
  Kogni.onspsychologische	
  Sicht	
  auf	
  das	
  Lernen	
  mit	
  Technologien—	
  5


                                                                                            blemen bei der Strukturabbildung kommen. Maß-
        Welche	
  Arten	
  von	
  kogni.ver	
  Belastung	
  können	
  bei	
  der
                                                                                            nahmen zur Förderung der Strukturabbildung stellen
 ?      Bearbeitung	
   von	
   mul.medialen	
   Lernmaterialien	
   auf-­‐
        treten?                                                                             jene dar, die zu einer Reduzierung der extrinsischen
                                                                                            Belastung und Erhöhung der lernförderlichen kogni-
                                                                                            tiven Belastung führen. Nachfolgend sollen einige
        Fassen	
   Sie	
   die	
   wich.gsten	
   Annahmen	
   bezüglich	
   der
                                                                                            wichtige instruktionale Maßnahmen vorgestellt
 ?      begrenzten	
   Informa.onsverarbeitungskapazität	
   un-­‐
        seres	
  Gedächtnisses	
  zusammen	
  und	
  gestalten	
  Sie	
  ein                werden. Die Prinzipien von Mayer (2009) gehen auf
        entsprechendes	
  Plakat,	
  dass	
  diese	
  Effekte	
  visualisiert!               seine kognitive Theorie des multimedialen Lernens
                                                                                            zurück, die auf der Annahme basiert, dass es einen
                                                                                            verbalen und einen auditiven Verarbeitungskanal im
   Dieser Strukturabbildungsprozess gelingt nicht                                           Arbeitsgedächtnis mit beschränkten Ressourcen gibt.
immer. Zum einen kann es durch die Überschreitung                                           Lernen bedeutet dabei aktives Selektieren, Organi-
der Ressourcen des Arbeitsgedächtnisses und zum                                             sieren und Integrieren von Informationen.
anderen aufgrund des geringen Vorwissens zu Pro-



         Prinzipien	
  zur	
  Entlastung	
  der	
  
                                                                   Konsequenz	
  für	
  die	
  Gestaltung	
  und	
  Darstellung	
  von	
  Lernmaterialien
            extrinsischen	
  Belastung

     Kohärenzprinzip                                     Irrelevante	
  Wörter,	
  Bilder	
  und	
  Töne	
  sollen	
  vermieden	
  werden.
     Signalprinzip                                       Hinweise,	
  die	
  die	
  Organisa.on	
  wesentlicher	
  Lernelemente	
  hervorheben,	
  sind	
  hilf-­‐
                                                         reich.
     Redundanzprinzip                                    Wenn	
  Grafiken,	
  Abbildungen	
  mit	
  einer	
  verbalen	
  Schilderung	
  präsen.ert	
  werden,
                                                         wird	
  kein	
  simultaner	
  Text	
  dazu	
  benö.gt.	
  
     Räumliches	
  Kon.guitätsprinzip	
                  Zusammengehöriger	
  Text	
  und	
  Bild	
  sollen	
  räumlich	
  zusammen	
  und	
  nicht	
  weit	
  ausein-­‐
                                                         ander	
  präsen.ert	
  werden.	
  
     Zeitliches	
  Kon.guitätsprinzip	
                  Zusammengehöriger	
  Text	
  und	
  Bild	
  sollen	
  simultan	
  und	
  nicht	
  sukzessive	
  dargestellt
                                                         werden.

         Prinzipien	
  zur	
  Unterstützung	
  
                                                                   Konsequenz	
  für	
  die	
  Gestaltung	
  und	
  Darstellung	
  von	
  Lernmaterialien
        wesentlicher	
  mentaler	
  Prozesse

     Segmen.erungsprinzip                                Lerneinheiten	
  sollen	
  in	
  Teileinheiten	
  aufgeteilt	
  und	
  nicht	
  als	
  eine	
  Gesamteinheit	
  an-­‐
                                                         geboten	
  werden.	
  Lernende	
  sollen	
  in	
  ihrer	
  eigenen	
  Geschwindigkeit	
  die	
  Einheiten	
  be-­‐
                                                         arbeiten	
  können.
     Prinzip	
  des	
  Vorwissens                        Bessere	
  Lerneffekte	
  werden	
  erzielt,	
  wenn	
  vor	
  der	
  Bearbeitung	
  des	
  mul.medialen
                                                         Lernmaterials	
  wesentliche	
  Konzepte,	
  Begriffe	
  und	
  Bezeichnungen	
  der	
  Lerninhalte
                                                         bekannt	
  sind.	
  
     Modalitätsprinzip                                   StaD	
  einem	
  erklärenden	
  Text	
  zu	
  einer	
  Abbildung	
  oder	
  Grafik	
  soll	
  ein	
  gesprochener
                                                         Text	
  angeboten	
  werden.

            Prinzipien	
  zur	
  Förderung	
  
                                                                   Konsequenz	
  für	
  die	
  Gestaltung	
  und	
  Darstellung	
  von	
  Lernmaterialien
              genera:ver	
  Prozesse

     Mul.mediaprinzip                                    StaD	
  nur	
  Lerntexte	
  anzubieten,	
  sollen	
  Texte	
  und	
  dazugehörige	
  Bilder	
  verwendet
                                                         werden.
     Personalisierungsprinzip                            Bessere	
  Lernergebnisse	
  werden	
  erzielt,	
  wenn	
  der	
  Text	
  nicht	
  in	
  einer	
  formalen	
  Spra-­‐
                                                         che,	
  sondern	
  in	
  einen	
  dialogorien.erten	
  S.l	
  formuliert	
  ist	
  (direkte	
  Anrede;	
  zum	
  Bei-­‐
                                                         spiel	
  „Achten	
  Sie	
  auf“).
     S.mmeprinzip                                        Menschliche	
  S.mmen	
  sind	
  computergenerierten	
  S.mmen	
  vorzuziehen.
     Bildprinzip                                         Es	
  wird	
  nicht	
  besser	
  gelernt,	
  wenn	
  der/die	
  Sprecher/in	
  einer	
  mul.medialen	
  Präsen-­‐
                                                         ta.on	
  auch	
  zu	
  sehen	
  ist.	
  

     Tabelle	
  1:	
  Die	
  zwölf	
  Multimedia-­‐Prinzipien	
  von	
  Mayer	
  (2009)
6	
  —	
  Lehrbuch	
  für	
  Lernen	
  und	
  Lehren	
  mit	
  Technologien	
  (L3T)


                                                                                            stellten Information in dynamischen und interaktiven
         Überlegen	
   Sie	
   sich	
   wie	
   Sie	
   in	
   mul.medialen	
   Lernum-­‐
                                                                                            Lernumgebungen (Bodemer et al., 2004). Gezielte
   ?     gebungen	
   die	
   Kohärenzbildung	
   unterstützen	
   können
         und	
  schreiben	
  Sie	
  konkrete	
  Maßnahmen	
  auf.                           Kohärenzbildungshilfen wie etwa textbezogene
                                                                                            (durch Überprüfungsfragen, die sich auf den Text
                                                                                            beziehen), bildbezogene (Zuweisungsaufgaben rele-
                                                                                            vanter Bildelemente) oder globale Kohärenzhilfen
         Meist	
   haben	
   Lernende	
   ein	
   unterschiedliches	
   Vor-­‐              (durch integrierte Hyperlinks) können die Informati-
  ?      wissen.	
   Wie	
   können	
   die	
   Lernmaterialen	
   dargestellt
         werden,	
   damit	
   Personen	
   mit	
   unterschiedlichem	
   Vor-­‐
                                                                                            onsverarbeitung unterstützen und verbessern somit
         wissen	
  unterstützt	
  werden?
                                                                                            den Wissenserwerb (Brünken et al., 2005). Wobei hier
                                                                                            anzumerken gilt, dass textbezogene und bildbezogene
4. Instruk:onale	
  Prinzipien	
  zum	
  mul:medialen	
  Lernen                             Hilfen auch nur die entsprechenden Text- bzw. Bild-
                                                                                            leistungen unterstützen. Lediglich eine gezielte inte-
Aus den verschiedenen kognitionspsychologischen                                             grationsanleitende Kohärenzbildungsmaßnahme
Grundlagen zum Wissenserwerb ergeben sich direkte                                           kann sowohl die Text- als auch die Bildverarbeitung
Implikationen für die Darstellung und Gestaltung                                            unterstützen.
von Lernmaterialien. Die zwölf Prinzipien zum mul-                                              Die bisherigen Befunde beziehen sich auf multi-
timedialen Lernen nach Mayer (2009) mit den jewei-                                          mediale Lernmaterialien, in denen der Lernende nur
ligen zentralen Aussagen werden in Tabelle 1 darge-                                         begrenzt eingreifen kann. In einer Studie von Gerjets
stellt. Diese Prinzipien wurden in diversen Untersu-                                        et al., 2009) wurde untersucht inwieweit die gefun-
chungen von Mayer und Kollegen, aber auch zum                                               denen Prinzipien auf andere Bereiche wie etwa Hy-
Teil von anderen Forscher/innen bestätigt. In der                                           permedia, die durch eine höhere Lernerkontrolle ge-
linken Spalte sind die Prinzipien aufgelistet und                                           kennzeichnet sind, anwendbar sind. Die Ergebnisse
rechts die jeweilige abzuleitende instruktionale Maß-                                       zeigen, dass die Prinzipien nicht ohne weiteres auf
nahme für multimediale Lernumgebungen.                                                      andere Lernbereiche übertragbar sind. In einer Un-
    Weitere Gestaltungsmaßnahmen bezeichnet Mayer                                           tersuchung von Jadin et al. (2009), in der zwei unter-
(2009) als Randbedingungen, da es bezüglich des                                             schiedlich aufbereitete E-Lectures eingesetzt wurden,
Einsatzes der instruktionalen Prinzipien Einschrän-                                         zeigte sich, dass Lernstrategien einen wesentlichen
kungen gibt. So gilt es das Vorwissen der Lernenden                                         Einfluss auf das Lernergebnis haben und nicht nur
zu berücksichtigen, da je nach Kenntnisstand diverse                                        allein die Darstellung der Lernmaterialien. Dieses Er-
Prinzipien unterstützend aber auch lernhinderlich                                           gebnis kann als Beleg für die lernförderlichen Aktivi-
sein können. Nach einer Studie von Kalyuga et al.                                           täten seitens der Lernenden gesehen werden, welche
(2000) profitierten erfahrene Lerner von einer redu-                                        zur Reduzierung der kognitiven Belastung führt.
zierten Darstellung der Materialien, während für die                                        Einige der Effekte wie der Modalitätseffekt sind
unerfahrenen eine komplexere Präsentation von                                               häufig repliziert worden. Die dargestellten instruktio-
Vorteil war. Für die Erfahrenen waren einige der prä-                                       nalen Prinzipien sollten daher in der Gestaltung und
sentierten Informationen redundant. Mayer (2009)                                            Darstellung von Lernmaterialien berücksichtigt
fasst zusammen, dass der Multimedia- und Kontigui-                                          werden.
tätseffekt für Lernende mit geringem Vorwissen hilf-                                        Empfohlene	
  weiterführende	
  Literatur
reich ist, jedoch nicht für Lernende mit hohem Vor-
wissen. Er bezeichnet dies als „individual differences                                      ▸ Clark, R. C. & Mayer, R.E. (2008). e-Learning and the Science
principle“ (Mayer, 2009, 271). Kalyuga et al. (2003)                                          of Instruction: Proven Guidelines for Consumers and Desi-
benennen das Phänomen als „Expertise-Umkehr-                                                  gners of Multimedia Learning. San Francisco: Pfeiffer.
Effekt“ (engl. „expertise reversal effect“).                                                ▸ Mayer, R. E. (2009). Multimedia Learning. Cambridge: Cam-
    Weitere Randbedingungen stellen die Komplexität                                           bridge University Press.
des Inhalts und die Geschwindigkeit, mit der eine                                           Literatur
multimediale Präsentation abläuft, dar. So wirken die
Prinzipien vor allem dann, wenn die Komplexität der                                         ▸ Baddeley, A. (2003). Human Memory. Theory and Practice.
Lerninhalte hoch und die Geschwindigkeit in der die                                           Hove, East Sussex (UK): Psychology Press Ltd.
Inhalte bearbeitet werden für die Lernenden als                                             ▸ Bodemer, D.; Plötzner, R.; Feuerlein, I. & Spada, H. (2004).
schnell wahrgenommen wird (Mayer, 2001).                                                      The active integration of information during learning with dy-
    Eine weitere Maßnahme stellen intertextuelle                                              namic and interactive visualisations. Learning and Instruction,
Hyperlinks (Brünken et al., 2005) dar und die aktive                                          14, 325-341.
Zuordnung durch die Lernenden von separat darge-
Mul.media	
  und	
  Gedächtnis.	
  Kogni.onspsychologische	
  Sicht	
  auf	
  das	
  Lernen	
  mit	
  Technologien—	
  7


▸ Brünken, R.; Seufert, T. & Zander, S. (2005). Förderung der             ▸ Kalyuga, S.; Ayres, P. Chandler, P. & Sweller, J. (2003). The Ex-
  Kohärenzbildung beim Lernen mit multiplen Repräsenta-                     pertise Reversal Effect. Educational Psychologist, 38(1), 23-31.
  tionen. Zeitschrift für Pädagogische Psychologie, 19(1/2), 61-          ▸ Jadin, T.; Batinic, B. & Gruber, A. (2009). Learning with E-lec-
  75.                                                                       tures. The Meaning of Learning Strategies. Journal of Educa-
▸ Chandler, P. & Sweller, J. (1991). Cognitive load theory and the          tional Technology & Society, 12(3), Special Issue on „Tech-
  format of instruction. In: Cognition and Instruction, 8, 293-             nology Support for Self-Organized Learners”, URL:
  332.                                                                      http://www.ifets.info/journals/12_3/23.pdf [2010-12-06].
▸ Chandler, P. & Sweller, J. (1992). The split-attention effect as a      ▸ Mayer, R. E. (2009). Multimedia Learning. Cambridge: Cam-
  factor in the design of instruction. British Journal of Educa-            bridge University Press.
  tional Psychology, 62, 233-246.                                         ▸ Paivio, A. (1986). Mental representations: A dual coding ap-
▸ Gentner, D. (1983). Structure-mapping: A theoretical fra-                 proach. New York: Oxford University Press.
  mework for analogy. In: Cognitive Science, 7, 155-170.                  ▸ Schwan, S. & Hesse, F.W. (2004). Kognitionspsychologische
▸ Gerjets, P.; Scheiter, K.; Opfermann, M.; Hesse, F.W. & Eysink,           Grundlagen. In: R. Mangold, P. Vorderer & G. Bente (Hrsg.),
  T.H.S. (2009). Learning with hypermedia: The influence of re-             Lehrbuch der Medienpsychologie, Göttingen: Hogrefe Verlag,
  presentational formats and different levels of learner control            73-99.
  on performance and learning behavior. Computers in Human                ▸ Zimbardo, P. G. & Gerrig, R. J. (2004). Psychologie. München:
  Behavior, 25, 360-370.                                                    Pearson Studium.
▸ Kalyuga, S.; Chandler, P. & Sweller, J. (2000). Incorporating
  Learner Experience into the Design of Multimedia Instruction.
  Journal of Educational Psychology, 92(1), 126-136.

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Multimedia und Gedächtnis - Kognitionspsychologische Sicht auf das Lernen mit Technologien

  • 1. Tanja  Jadin Multimedia und Gedächtnis Kognitionspsychologische Sicht auf das Lernen mit Technologien Mul.mediale   Lerninhalte   können   mo.vierend,   abwechslungsreich   und   anschaulich   gestaltet   werden. Jedoch   gilt   bei   der  Gestaltung   von   mul.medialen  Lernmaterialien  die   Besonderheiten   der   menschlichen Informa.onsverarbeitung   zu   berücksich.gen   um   Lernen   bestmöglich   zu   unterstützen.   In   diesem   Beitrag werden  die  wich.gsten  kogni.onspsychologischen  Grundlagen  des  mul.medialen  Lernens  dargestellt.  Zu-­‐ nächst   wird   das   Drei-­‐Speicher-­‐Modell   des   Gedächtnisses   und   die   begrenzte   Kapazität   des   Arbeitsgedächt-­‐ nisses   vorgestellt.   Anschließend   wird   auf   die   Theorie   der   kogni.ven   Belastung   näher   eingegangen,   welche sich  in  intrinsische,  extrinsische  und  lernförderliche  Belastung  unterteilen  lässt.  Weitere  beachtenswerte Bereiche   unseres   Arbeitsgedächtnisses   sind   die   modalitäts-­‐   und   kodalitätsspezifische   Verarbeitung.   Dar-­‐ unter   ist   zu   verstehen,   dass   die   Informa.onsaufnahme   visuell   und/   oder   audi.v   erfolgen   und   Informa-­‐ .onen  bildlich  oder  als  Text  dargestellt  werden  können.  Vor  allem  ist  die  Aufmerksamkeit  beim  Lernen  be-­‐ deutsam.  Um  dem  Effekt  der  geteilten  Aufmerksamkeit  entgegen  zu  wirken  sollen  Lernmaterialien  zusam-­‐ mengehörig  dargestellt  werden.  Neue  Informa.onen  müssen  auch  miteinander  sinnvoll  verknüpG  werden um   sie   zu   verstehen   und   langfris.g   zu   behalten.   Dies   bedeutet,   dass   eine   kohärente   mentale   Wissens-­‐ struktur   seitens   der   Lernenden   gebildet   werden   muss.   Basierend   auf   diese   Forschungsergebnisse   ergeben sich  verschiedene  instruk.onale  Maßnahmen  zur  Gestaltung  und  Darstellung  von  Lernmaterialien.  Dabei werden  die  Prinzipien  zum  mul.medialen  Lernen  von  Mayer  (2009)  vorgestellt.   Cogni.ve  Overload Quelle:  Tanja  Jadin,  URL:  hDp://www.flickr.com/photos/tjadin/5354332208/  [2011-­‐01-­‐10] #gedaechtnis #ver.efung #theorieforschung Version  vom  1.  Februar  2011 Für  dieses  Kapitel  wird  noch  ein  Pate  gesucht, Jetzt Pate werden! mehr  Informa.onen  unter:  hDp://l3t.eu/patenschaG
  • 2. 2  —  Lehrbuch  für  Lernen  und  Lehren  mit  Technologien  (L3T) keitsprozesse eine wichtige Rolle. Diese Informa- 1. Einleitung tionen gelangen in einen kurzfristigen sensorischen Lerninhalte können multimedial aufbereitet und un- Speicher, ins sogenannte sensorische Gedächtnis, terschiedlich repräsentiert werden, als Text, Bild, Ani- welches die physikalischen Reize von außen kurz- mation oder Video, in Form von dynamischen Reprä- fristig behält. Wird diesen Informationen keine Auf- sentationen, Audio, oder in Tabellen, Diagrammen, merksamkeit geschenkt, so gehen sie verloren. Da Abbildungen und Simulationen. Dabei spielt die Dar- man davon ausgeht, dass wir sinnesmodalitätsspezi- stellung und Gestaltung der Lernmaterialien für eine fische Gedächtnissysteme haben (Baddeley, 2003), adäquate Informationsverarbeitung eine bedeutsame unterscheidet man zwischen ikonischem (visuellem) Rolle. Die kognitive Psychologie beschäftigt sich und echoischem (auditivem) Gedächtnis. unter anderem mit der Informationsaufnahme, -spei- Nach dem sensorischen Gedächtnis gelangen die cherung und dem Informationsabruf. Diese Prozesse Informationen ins Arbeitsgedächtnis, unsere zen- sind insbesondere für das Lernen relevant, da das trale Verarbeitungsinstanz. Als Arbeitsgedächtnis Ziel beim Erwerb von Kenntnissen und Fähigkeiten wird jene Gedächtnisressource bezeichnet, welche für die langfristige Speicherung und auch der Abruf Aufgaben wie Schlussfolgern und Sprachverstehen dieser Informationen ist. Wie gut dabei die entspre- zuständig ist. Baddeley (2003) unterscheidet diesen chenden neuen Fähigkeiten abgespeichert werden un- Gedächtnisbereich in drei weitere Bereiche, nämlich terliegt bestimmten Bedingungen und Einschrän- in „phonologische Schleife“ (engl. „phonological kungen. Sie werden in diesem Kapitel die wichtigsten loop“), „visuell-räumlichen Notizblock“ (engl. Grundlagen zum menschlichen Gedächtnis vermittelt „visuo-spatial sketch-pad“) und der „zentralen Exe- bekommen, die begrenzten kognitiven Kapazitäten kutive“ (engl. „central executive“). Der „visuell-räum- des Arbeitsgedächtnisses und die Bedeutsamkeit von liche Notizblock“ ist für die Verarbeitung visuell- Kenntnissen menschlicher Informationsverarbeitung räumlicher Informationen zuständig, die „zentrale für die Gestaltung von Lernmaterialien kennenlernen. Exekutive“ für das Denken, Schlussfolgern, Er- innern, Steuern und die so genannte „phonologische 2. Gedächtnisprozesse Schleife“ ist verantwortlich für die Verarbeitung Unser Gedächtnis unterteilt sich in verschiedene Be- verbal-textlicher Informationen. Das Arbeitsge- reiche. Prinzipiell ist es verantwortlich für die Auf- dächtnis besitzt nur begrenzte Kapazität. Unser Ar- nahme, die Enkodierung von Informationen, die beitsgedächtnis hat einen sehr kurzfristigen Behal- Weiterverarbeitung dieser Informationen, Spei- tensspeicher. Um die Informationen adäquat weiter cherung und langfristig auch für den Abruf rele- zu verarbeiten bedarf es Maßnahmen damit diese vanter Informationen. vollständig und richtig gespeichert werden können. Solche Maßnahmen können dabei „Chunking“ (In- Das   Gedächtnis   ist   für   die   Aufnahme,   Verarbeitung formationseinheiten gruppieren) und „Rehearsal“ ! sowie   für   das   Speichern   und   Abrufen   von   Informa-­‐ .onen  zuständig.   (Wiederholung) sein. D a s Langzeitgedächtnis ist für die dauerhafte Speicherung und für den Abruf von Informationen zuständig. Dieser Bereich ist gekennzeichnet durch Wir haben ein sensorisches Gedächtnis, ein Ar- eine maximale Kapazität und unbegrenzte Speicher- beitsgedächtnis und ein Langzeitgedächtnis. Dabei dauer. Hier werden alle Erfahrungen, Informationen, spricht man auch vom Drei-Speicher-Modell (Zim- Emotionen und Fertigkeiten gespeichert, die über das bardo & Gerrig, 2004, siehe Abbildung 1). sensorische Gedächtnis und Kurzzeitgedächtnis an- Informationen aus der Umwelt nehmen wir durch geeignet wurden. Bei der Informationsverarbeitung unsere Sinnesorgane auf. Hierbei spielen die Wahr- spielen unsere bisherigen Erfahrungen und Vor- nehmung dieser Informationen und Aufmerksam- Abbildung  1:  Das  Drei-­‐Speicher-­‐Modell  des  menschlichen  Gedächtnisses.
  • 3. Mul.media  und  Gedächtnis.  Kogni.onspsychologische  Sicht  auf  das  Lernen  mit  Technologien—  3 In der Praxis : „Chunking“ Folgende  Situa.on  kommt  sehr  oG  vor.  Bei  einem  Telefonge-­‐ 0650.   Da   erinnern   Sie   sich   vielleicht   an   den   Telefonanbieter spräch  teilt  Ihnen  Ihr  Gesprächspartner  eine  Telefonnummer und   können   diese   Informa.on   schon   einmal   sehr   gut   mit mit.   Wie   merken   Sie   sich   diese   Telefonnummer?   Ihr   Ge-­‐ Ihrem  Vorwissen  verknüpfen.  Weitere  Strategien  können  un-­‐ sprächspartner   am   anderen   Ende   liest   Ihnen   folgende   Ziffern terschiedlich   sein,   ob   Sie   sich   die   Ziffern   wie   folgt   793   956 vor:   06507939567845.   Wie   gehen   Sie   vor,   damit   Sie   sich 784  oder  als  79  39  56  784  merken.  Auf  alle  Fälle  gruppieren diese   Nummer   merken   können?   Jede   Zahl   einzeln   oder   je-­‐ Sie   die   Ziffern   und   reduzieren   dadurch   die   Informa.onen   in weils   zwei   oder   drei   Zahlen   zusammen?   Probieren   Sie   fol-­‐ sogenannte   „Chunks“,   in   Informa.onseinheiten.   So   können ge n d e s :   G r u p p i e re n   S i e   d i e   Z i ffe r n   s i n nvo l l   i n Sie  sich  die  Nummer  besser  merken:  Sie  haben  die  Informa.-­‐ Informa.onseinheiten.   Also   zum   Beispiel:   Die   Vorwahl   lautet onseinheiten  von  14  auf  4  bzw.  5  Einheiten  reduziert. kenntnisse eine wesentliche Rolle und werden dazu nommen werden. Ein wesentlicher Einflussfaktor verwendet um neues zu verarbeitendes Wissen im Ar- stellt hierbei die Element-Interaktivität dar. Dar- beitsgedächtnis zu verknüpfen. unter versteht man die Anzahl der unterschied- lichen zusammenhängenden Lerninhalte, die er- 3. Begrenzte  kogni:ve  Ressourcen fasst werden müssen um den ganzen Sachverhalt Wenn es zu einer Überschreitung der kognitiven Res- verstehen zu können (zum Beispiel das Ökosystem sourcen kommt, dann kann es zu Verstehens- und der Erde). Das Vorwissen der Lernenden spielt Speicherungsproblemen kommen. Damit die Infor- auch eine wichtige Rolle. Je höher der Kenntnis- mationen adäquat verarbeitet und behalten werden stand im jeweiligen Inhaltsbereich und umso ver- können, spielen eine Vielzahl an Faktoren eine Rolle. trauter der Lernende mit den Inhalten ist, desto Einerseits sind da die Komplexität des zu vermit- leichter kann die Wissensverarbeitung stattfinden. telnden Inhalts, die mediale Darstellung und Um- ▸ Extrinsische kognitive Belastung (engl. „extra- gebung, die Art und Anzahl an unterschiedlichen neous cognitive load“) Eine weitere Rolle bei der Zeichensystemen, die verwendet werden, zu nennen. Beanspruchung der kognitiven Ressourcen spielen Andererseits relevante Eigenschaften des Lernenden, die ungünstige Darstellung der Lerninhalte und nämlich die verfügbaren kognitiven Ressourcen die mediale Präsentation. Diese Belastungsform seitens des/der Lernenden, und auch die zur Ver- bezieht sich auf irrelevante, unnötige Aktionen, fügung stehende Zeit zur Verarbeitung der Lernin- die nichts mit den Lerninhalten zu tun haben. So halte (Schwan & Hesse, 2004). kann zum Beispiel ein zusammenhängendes Bild Wenn wir mit Informationen überfrachtet werden, zu weit vom Text getrennt sein. Stattdessen sollen diese nur schwer oder nicht mehr aufnehmen und die zusammengehörigen Informationen integriert verarbeiten können, unterliegen wir der so genannten präsentiert werden. kognitiven Belastung. Die Theorie der kognitiven ▸ Lernförderliche kognitive Belastung (engl. Belastung (engl. „cognitive load theory“) bezieht „germane cognitive load“) Die lernförderliche ko- sich auf die beschränkten Ressourcen unseres Ar- gnitive Belastung kann bei noch verbleibenden ko- beitsgedächtnisses (Chandler & Sweller, 1991). Bei gnitiven Ressourcen für eine tiefergehende Verar- einer Überschreitung der zur Verfügung stehenden beitung des Medieninhalts aufgewendet werden. Ressourcen kommt es zu Verstehens- und Speiche- Hier spielen insbesondere Lernstrategien eine rungsproblemen. Diese Belastung ist abhängig von Rolle, die dazu verwendet werden, um beispiels- der individuellen Informationsverarbeitungskapazität weise neue Informationen mit bestehenden zu und der Gestaltung der Lernmaterialien. Die kog- verknüpfen, diese zu elaborieren und zu organi- nitive Belastung wird in drei Unterbereiche ge- sieren (Chandler & Sweller, 1991). gliedert, in eine intrinsische, extrinsische und in eine lernförderliche kognitive Belastung. In Abbildung 2 auf der folgenden Seite sind das Ar- ▸ Intrinsische kognitive Belastung (engl. „int- beitsgedächtnis und zwei Varianten der kognitiven rinsic cognitive load“) Diese ist abhängig vom Belastung dargestellt. Einmal führt die ungünstige Lerninhalt. Je komplexer und schwieriger der mediale Präsentation zu einer kognitiven Belastung Lerninhalt für die Lernenden ist, desto mehr und lenkt somit vom eigentlichen Lerninhalt ab. Im müssen kognitive Ressourcen in Anspruch ge- zweiten Fall führen die schwer zu erlernenden Inhalte
  • 4. 4  —  Lehrbuch  für  Lernen  und  Lehren  mit  Technologien  (L3T) Weitere zentrale Kernpunkte bei der Informati- onsverarbeitung stellen die Doppelcodierungstheorie dar sowie die Annahme der modalitätsspezifischen Verarbeitung in unserem Arbeitsgedächtnis. Die Doppelcodierungstheorie von Paivio (1986) besagt, dass verbale (sei es als Text oder gesprochene Sprache) und nicht verbale, also bildliche Informati- onsmaterialien unterschiedlich, aber parallel ver- laufend verarbeitet, interpretiert und mental repräsen- tiert werden. Außerdem wird von einer modalitäts- pezifischen Verarbeitung des Arbeitsgedächt- nisses ausgegangen (Baddeley, 2003). Sowohl das sensorische als auch das Arbeitsgedächtnis weisen eine modalitätsspezifische Verarbeitung neuer Infor- mationen auf. Würde man beispielsweise einen Lern- inhalt als Text und Bild darstellen, würde man zwar gemäß der Doppelcodierungstheorie beide Kodie- rungsformen berücksichtigen, aber nur den visuellen Kanal ausschöpfen, jedoch nicht den „Audio-Kanal“. Unter Umständen kann es hier wiederum zu einer Ressourcenüberschreitung und somit zu einer kogni- tiven Belastung kommen. Gibt man jedoch statt des begleitenden Textes eine auditive Erklärung zu dem Bild gelingt die Informationsverarbeitung effektiver. Dieser Effekt ist in der Literatur auch als „Modali- tätseffekt“ (engl. „modality effect“ bekannt; Mayer, 2009; siehe Tabelle 1 auf der folgenden Seite). Lernende müssen aufgrund diverser Repräsen- tationen eine kohärente mentale Wissensstruktur bilden. Die zu lernenden Informationen, die dabei zum Beispiel in Text und Bild dargestellt werden, müssen als Gesamtsachverhalt richtig interpretiert Abbildung  2:  Kognitive  Belastung  des  Arbeitsgedächt-­‐ und miteinander verknüpft werden, so dass der Lern- nisses:  inhaltsbedingt  und  medienbedingt inhalt kohärent repräsentiert ist (Brünken et al., 2005). Dabei sollen die Informationen zusammen hängen, sich aufeinander beziehen und sich logisch zu einer Überlastung des Arbeitsgedächtnisses. Die ergänzen. Es gibt jedoch keine explizite Kohärenzbil- Theorie der kognitiven Belastung spielt daher eine dungstheorie. Die bisherigen Arbeiten greifen auf die wichtige Rolle bei der Gestaltung von Lernmate- Strukturabbildungstheorie von Gentner (1983) rialien und zwar nicht nur bezüglich des Lerninhalts, zurück. Die unterschiedlichen Repräsentationen wie sondern auch bei der Präsentation in multimedialen etwa Text und Bild müssen zunächst getrennt vonein- Lernumgebungen. ander analysiert und verarbeitet werden. So werden Eine kognitive Belastung findet auch beim Effekt etwa im Bild relevante Elemente identifiziert, mitein- der geteilten Aufmerksamkeit (engl. „split at- ander verknüpft und in Beziehung gesetzt. Auf dieser tention“) statt (Chandler & Sweller, 1992). Und zwar Ebene findet eine lokale Kohärenzbildung statt. In dann, wenn zusammenhängende Abbildungen und einem nächsten Schritt müssen Text und Bild kombi- Text räumlich und zeitlich voneinander getrennt dar- niert werden, sozusagen der Zusammenhang zwi- gestellt werden, so dass ein Teil der Information schen beiden hergestellt werden. Dieser Prozess wird während des Suchprozesses im Arbeitsgedächtnis bei Gentner (1983) Strukturabbildung (engl. bleiben muss bis die relevante Information gefunden „structure mapping“) genannt beziehungsweise auch und verknüpft werden kann. Durch diese geteilte als globale Kohärenzbildung bezeichnet (Brünken et Aufmerksamkeit entsteht eine unnötige kognitive Be- al., 2005). lastung.
  • 5. Mul.media  und  Gedächtnis.  Kogni.onspsychologische  Sicht  auf  das  Lernen  mit  Technologien—  5 blemen bei der Strukturabbildung kommen. Maß- Welche  Arten  von  kogni.ver  Belastung  können  bei  der nahmen zur Förderung der Strukturabbildung stellen ? Bearbeitung   von   mul.medialen   Lernmaterialien   auf-­‐ treten? jene dar, die zu einer Reduzierung der extrinsischen Belastung und Erhöhung der lernförderlichen kogni- tiven Belastung führen. Nachfolgend sollen einige Fassen   Sie   die   wich.gsten   Annahmen   bezüglich   der wichtige instruktionale Maßnahmen vorgestellt ? begrenzten   Informa.onsverarbeitungskapazität   un-­‐ seres  Gedächtnisses  zusammen  und  gestalten  Sie  ein werden. Die Prinzipien von Mayer (2009) gehen auf entsprechendes  Plakat,  dass  diese  Effekte  visualisiert! seine kognitive Theorie des multimedialen Lernens zurück, die auf der Annahme basiert, dass es einen verbalen und einen auditiven Verarbeitungskanal im Dieser Strukturabbildungsprozess gelingt nicht Arbeitsgedächtnis mit beschränkten Ressourcen gibt. immer. Zum einen kann es durch die Überschreitung Lernen bedeutet dabei aktives Selektieren, Organi- der Ressourcen des Arbeitsgedächtnisses und zum sieren und Integrieren von Informationen. anderen aufgrund des geringen Vorwissens zu Pro- Prinzipien  zur  Entlastung  der   Konsequenz  für  die  Gestaltung  und  Darstellung  von  Lernmaterialien extrinsischen  Belastung Kohärenzprinzip Irrelevante  Wörter,  Bilder  und  Töne  sollen  vermieden  werden. Signalprinzip Hinweise,  die  die  Organisa.on  wesentlicher  Lernelemente  hervorheben,  sind  hilf-­‐ reich. Redundanzprinzip Wenn  Grafiken,  Abbildungen  mit  einer  verbalen  Schilderung  präsen.ert  werden, wird  kein  simultaner  Text  dazu  benö.gt.   Räumliches  Kon.guitätsprinzip   Zusammengehöriger  Text  und  Bild  sollen  räumlich  zusammen  und  nicht  weit  ausein-­‐ ander  präsen.ert  werden.   Zeitliches  Kon.guitätsprinzip   Zusammengehöriger  Text  und  Bild  sollen  simultan  und  nicht  sukzessive  dargestellt werden. Prinzipien  zur  Unterstützung   Konsequenz  für  die  Gestaltung  und  Darstellung  von  Lernmaterialien wesentlicher  mentaler  Prozesse Segmen.erungsprinzip Lerneinheiten  sollen  in  Teileinheiten  aufgeteilt  und  nicht  als  eine  Gesamteinheit  an-­‐ geboten  werden.  Lernende  sollen  in  ihrer  eigenen  Geschwindigkeit  die  Einheiten  be-­‐ arbeiten  können. Prinzip  des  Vorwissens Bessere  Lerneffekte  werden  erzielt,  wenn  vor  der  Bearbeitung  des  mul.medialen Lernmaterials  wesentliche  Konzepte,  Begriffe  und  Bezeichnungen  der  Lerninhalte bekannt  sind.   Modalitätsprinzip StaD  einem  erklärenden  Text  zu  einer  Abbildung  oder  Grafik  soll  ein  gesprochener Text  angeboten  werden. Prinzipien  zur  Förderung   Konsequenz  für  die  Gestaltung  und  Darstellung  von  Lernmaterialien genera:ver  Prozesse Mul.mediaprinzip StaD  nur  Lerntexte  anzubieten,  sollen  Texte  und  dazugehörige  Bilder  verwendet werden. Personalisierungsprinzip Bessere  Lernergebnisse  werden  erzielt,  wenn  der  Text  nicht  in  einer  formalen  Spra-­‐ che,  sondern  in  einen  dialogorien.erten  S.l  formuliert  ist  (direkte  Anrede;  zum  Bei-­‐ spiel  „Achten  Sie  auf“). S.mmeprinzip Menschliche  S.mmen  sind  computergenerierten  S.mmen  vorzuziehen. Bildprinzip Es  wird  nicht  besser  gelernt,  wenn  der/die  Sprecher/in  einer  mul.medialen  Präsen-­‐ ta.on  auch  zu  sehen  ist.   Tabelle  1:  Die  zwölf  Multimedia-­‐Prinzipien  von  Mayer  (2009)
  • 6. 6  —  Lehrbuch  für  Lernen  und  Lehren  mit  Technologien  (L3T) stellten Information in dynamischen und interaktiven Überlegen   Sie   sich   wie   Sie   in   mul.medialen   Lernum-­‐ Lernumgebungen (Bodemer et al., 2004). Gezielte ? gebungen   die   Kohärenzbildung   unterstützen   können und  schreiben  Sie  konkrete  Maßnahmen  auf. Kohärenzbildungshilfen wie etwa textbezogene (durch Überprüfungsfragen, die sich auf den Text beziehen), bildbezogene (Zuweisungsaufgaben rele- vanter Bildelemente) oder globale Kohärenzhilfen Meist   haben   Lernende   ein   unterschiedliches   Vor-­‐ (durch integrierte Hyperlinks) können die Informati- ? wissen.   Wie   können   die   Lernmaterialen   dargestellt werden,   damit   Personen   mit   unterschiedlichem   Vor-­‐ onsverarbeitung unterstützen und verbessern somit wissen  unterstützt  werden? den Wissenserwerb (Brünken et al., 2005). Wobei hier anzumerken gilt, dass textbezogene und bildbezogene 4. Instruk:onale  Prinzipien  zum  mul:medialen  Lernen Hilfen auch nur die entsprechenden Text- bzw. Bild- leistungen unterstützen. Lediglich eine gezielte inte- Aus den verschiedenen kognitionspsychologischen grationsanleitende Kohärenzbildungsmaßnahme Grundlagen zum Wissenserwerb ergeben sich direkte kann sowohl die Text- als auch die Bildverarbeitung Implikationen für die Darstellung und Gestaltung unterstützen. von Lernmaterialien. Die zwölf Prinzipien zum mul- Die bisherigen Befunde beziehen sich auf multi- timedialen Lernen nach Mayer (2009) mit den jewei- mediale Lernmaterialien, in denen der Lernende nur ligen zentralen Aussagen werden in Tabelle 1 darge- begrenzt eingreifen kann. In einer Studie von Gerjets stellt. Diese Prinzipien wurden in diversen Untersu- et al., 2009) wurde untersucht inwieweit die gefun- chungen von Mayer und Kollegen, aber auch zum denen Prinzipien auf andere Bereiche wie etwa Hy- Teil von anderen Forscher/innen bestätigt. In der permedia, die durch eine höhere Lernerkontrolle ge- linken Spalte sind die Prinzipien aufgelistet und kennzeichnet sind, anwendbar sind. Die Ergebnisse rechts die jeweilige abzuleitende instruktionale Maß- zeigen, dass die Prinzipien nicht ohne weiteres auf nahme für multimediale Lernumgebungen. andere Lernbereiche übertragbar sind. In einer Un- Weitere Gestaltungsmaßnahmen bezeichnet Mayer tersuchung von Jadin et al. (2009), in der zwei unter- (2009) als Randbedingungen, da es bezüglich des schiedlich aufbereitete E-Lectures eingesetzt wurden, Einsatzes der instruktionalen Prinzipien Einschrän- zeigte sich, dass Lernstrategien einen wesentlichen kungen gibt. So gilt es das Vorwissen der Lernenden Einfluss auf das Lernergebnis haben und nicht nur zu berücksichtigen, da je nach Kenntnisstand diverse allein die Darstellung der Lernmaterialien. Dieses Er- Prinzipien unterstützend aber auch lernhinderlich gebnis kann als Beleg für die lernförderlichen Aktivi- sein können. Nach einer Studie von Kalyuga et al. täten seitens der Lernenden gesehen werden, welche (2000) profitierten erfahrene Lerner von einer redu- zur Reduzierung der kognitiven Belastung führt. zierten Darstellung der Materialien, während für die Einige der Effekte wie der Modalitätseffekt sind unerfahrenen eine komplexere Präsentation von häufig repliziert worden. Die dargestellten instruktio- Vorteil war. Für die Erfahrenen waren einige der prä- nalen Prinzipien sollten daher in der Gestaltung und sentierten Informationen redundant. Mayer (2009) Darstellung von Lernmaterialien berücksichtigt fasst zusammen, dass der Multimedia- und Kontigui- werden. tätseffekt für Lernende mit geringem Vorwissen hilf- Empfohlene  weiterführende  Literatur reich ist, jedoch nicht für Lernende mit hohem Vor- wissen. Er bezeichnet dies als „individual differences ▸ Clark, R. C. & Mayer, R.E. (2008). e-Learning and the Science principle“ (Mayer, 2009, 271). Kalyuga et al. (2003) of Instruction: Proven Guidelines for Consumers and Desi- benennen das Phänomen als „Expertise-Umkehr- gners of Multimedia Learning. San Francisco: Pfeiffer. Effekt“ (engl. „expertise reversal effect“). ▸ Mayer, R. E. (2009). Multimedia Learning. Cambridge: Cam- Weitere Randbedingungen stellen die Komplexität bridge University Press. des Inhalts und die Geschwindigkeit, mit der eine Literatur multimediale Präsentation abläuft, dar. So wirken die Prinzipien vor allem dann, wenn die Komplexität der ▸ Baddeley, A. (2003). Human Memory. Theory and Practice. Lerninhalte hoch und die Geschwindigkeit in der die Hove, East Sussex (UK): Psychology Press Ltd. Inhalte bearbeitet werden für die Lernenden als ▸ Bodemer, D.; Plötzner, R.; Feuerlein, I. & Spada, H. (2004). schnell wahrgenommen wird (Mayer, 2001). The active integration of information during learning with dy- Eine weitere Maßnahme stellen intertextuelle namic and interactive visualisations. Learning and Instruction, Hyperlinks (Brünken et al., 2005) dar und die aktive 14, 325-341. Zuordnung durch die Lernenden von separat darge-
  • 7. Mul.media  und  Gedächtnis.  Kogni.onspsychologische  Sicht  auf  das  Lernen  mit  Technologien—  7 ▸ Brünken, R.; Seufert, T. & Zander, S. (2005). Förderung der ▸ Kalyuga, S.; Ayres, P. Chandler, P. & Sweller, J. (2003). The Ex- Kohärenzbildung beim Lernen mit multiplen Repräsenta- pertise Reversal Effect. Educational Psychologist, 38(1), 23-31. tionen. Zeitschrift für Pädagogische Psychologie, 19(1/2), 61- ▸ Jadin, T.; Batinic, B. & Gruber, A. (2009). Learning with E-lec- 75. tures. The Meaning of Learning Strategies. Journal of Educa- ▸ Chandler, P. & Sweller, J. (1991). Cognitive load theory and the tional Technology & Society, 12(3), Special Issue on „Tech- format of instruction. In: Cognition and Instruction, 8, 293- nology Support for Self-Organized Learners”, URL: 332. http://www.ifets.info/journals/12_3/23.pdf [2010-12-06]. ▸ Chandler, P. & Sweller, J. (1992). The split-attention effect as a ▸ Mayer, R. E. (2009). Multimedia Learning. Cambridge: Cam- factor in the design of instruction. British Journal of Educa- bridge University Press. tional Psychology, 62, 233-246. ▸ Paivio, A. (1986). Mental representations: A dual coding ap- ▸ Gentner, D. (1983). Structure-mapping: A theoretical fra- proach. New York: Oxford University Press. mework for analogy. In: Cognitive Science, 7, 155-170. ▸ Schwan, S. & Hesse, F.W. (2004). Kognitionspsychologische ▸ Gerjets, P.; Scheiter, K.; Opfermann, M.; Hesse, F.W. & Eysink, Grundlagen. In: R. Mangold, P. Vorderer & G. Bente (Hrsg.), T.H.S. (2009). Learning with hypermedia: The influence of re- Lehrbuch der Medienpsychologie, Göttingen: Hogrefe Verlag, presentational formats and different levels of learner control 73-99. on performance and learning behavior. Computers in Human ▸ Zimbardo, P. G. & Gerrig, R. J. (2004). Psychologie. München: Behavior, 25, 360-370. Pearson Studium. ▸ Kalyuga, S.; Chandler, P. & Sweller, J. (2000). Incorporating Learner Experience into the Design of Multimedia Instruction. Journal of Educational Psychology, 92(1), 126-136.